某导卫轴承故障分析

许丽莹

（哈尔滨轴承集团公司 质量保证部，黑龙江 哈尔滨 150036）

某导卫轴承故障分析

许丽莹

（哈尔滨轴承集团公司 质量保证部，黑龙江 哈尔滨 150036）

通过对失效轴承的分析，判断失效原因，采取积极的措施，避免同类问题的持续发生。关键词：导卫轴承；高速；失效；断裂

1　前言

概括地说，导卫装置就是指在型钢轧制中，安装在轧辊孔型前后、帮助轧件按既定的方向和状态准确稳定地进入和导出孔型的装置，可以有效避免轧件缠辊、被刮切和挤钢并保证工人和设备安全。轴承是导卫装置中的关键部件，轴承的质量直接影响到轧制线材的质量。高速线材导卫属于滚动导卫，其导卫轴承转速能达到34 000～38 000 r/min。钢厂线材生产线上工况十分恶劣，轴承经常在无密封保护、高温、高速、冷却水冲刷、钢坯冲击、存在大量钢坯脱落氧化皮的工况下工作，导致轴承的使用寿命非常短，一般在6h左右就得更换。轴承的损坏形式多为异物进入造成的早期疲劳剥落、异常磨损、保持架断裂、脱落、烧损等。

2　故障轴承分析

2.1滚动导卫简介

滚动导卫总成一般由导卫盒体、导板、支撑臂及其调整装置、中间轴及其调整装置、导辊、导卫轴承、导辊轴、轴套、分油环、防尘盖、导卫尖、油气润滑系统和水冷却系统等20多个部件精密组装而成。小型滚动导卫一般适用于精轧机组。导卫轴承安装在导辊内，支撑导辊灵活转动，见图1所示。

图1　导辊结构

2.2导卫轴承简介

本线材设备轧制速度达90～100 m/s，轧制时导卫辊要承受400℃左右的高温，同时受到高速运行的滚动和滑动摩擦及氧化物的磨粒磨损；在衔接料时，要承受一定的冲击，并受到激冷激热交变热应力作用。

导卫轴承结构如下：类型为深沟球结构，单侧带卷边防尘盖，内圈一侧挡边上开有环形凹槽，防尘盖内翻边伸入到凹槽内，增强密封效果。保持架材料采用优化玻璃纤维含量的PA46，冠型结构。采用国外优质高温润滑脂。轴承结构见图2所示。

图2　导卫轴承结构

2.3故障件描述

外套沿横向断裂，断口不规则（图3），断裂位置靠近沟边倒角；滚道变色，周向360°范围内变成浅棕色（图4）；密封牙口内存在大量的油泥，无其他损伤特征；内圈沟道变色，颜色为浅棕色（图5），变色宽度覆盖整个沟道，无其他明显可见的损伤；7粒钢球全部变色，颜色浅棕色（图6），无其他明显可见的损伤。保持架无损坏，内径及兜孔处存在油污（图7）。

图3　外圈断裂形貌

图4　外圈滚道颜色

图5　内圈外观

图6　钢球外观

图7　保持架外观

2.4故障件检测

对故障轴承及同批次的1套产品进行了硬度及金相组织检测（为排除批量轴承质量问题），检测结果见表1、表2。

表1　轴承零件硬度检测结果

表2　轴承零件金相组织检测结果

根据检测结果，两套轴承硬度、组织均满足标准JB/T1255高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件规定。

2.5综合分析

当应力超过材料的抗拉强度极限时，裂纹将产生并扩展。裂纹扩展到一定程度、零件的一部分完全分离的结果称为断裂。

断裂的原因很多，根据断裂的起因，断裂主要分为过载断裂、疲劳断裂、热裂等。

过载断裂：是由于应力集中超过了材料的拉伸强度造成的，也可因局部应力过大，如冲击或因过盈配合过紧造成应力过大所引起［1］。

疲劳断裂：在弯曲、拉伸、扭转条件下，应力不断超过疲劳强度极限就会产生疲劳裂纹，裂纹先在应力较高处形成并逐步扩展到零件的截面的某一部分，最终造成过载断裂。

热裂：是由于滑动产生的高摩擦热造成的，裂纹通常出现在垂直于滑动方向处。

本套故障轴承的失效特征为外圈沿外径横向断裂，并且内、外滚道、钢球出现变色特征，通过现有资料及经验初步判断轴承失效原因为热裂，例如，在装配过程中，由于安装倾斜， 或因为配合过紧或其他原因导致轴承载荷过大造成开裂；或者当轴承在高温、高速转动时，内、外圈受热膨胀超过它的弹性极限，造成开裂。在生产过程中， 热能源不断地从轧件经导辊传到轴承，轴承进行高速旋转，使润滑脂很快流失，另外氧化铁皮、冷却水等侵入轴承内部，使滚动体产生滑动摩擦， 在使用一段时间后，导致轴承摩擦加剧，温度进一步升高，致使轴承套圈滚道及滚动体出现变色。

2.6结论

综上分析判断，轴承过载及异常的高温是导致轴承断裂的直接原因。导致轴承过载及异常高温的原因疑为安装或配合不当。该故障现象应属偶发事件。为避免此类故障的发生，应增强轴承的密封效果，同时在安装轴承时应对安装环境进行检查。

3　结束语

通过对不同失效导卫轴承分析， 发现导致导卫轴承出现早期失效的主要原因有以下几个：异物进入； 润滑不良； 装配不当等。因此， 应从以上3 个方面采取措施防止类似问题的发生。轴承设计中，滚动导卫轴承增加迷宫式非接触密封，增强轴承的密封效果。轴承填充油脂选用耐高温高速油脂，与通用轴承相比可适当减少注脂量；装配时应注意轴承与轴、轴承座精度的选配，同时选择轴承游隙时考虑配合、高速性、温度对游隙的影响，并选择合适的装配工具与正确的安装方法。

［1］陈 龙，颉潭成，夏新涛. 滚动轴承应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2010.

（编辑：王立新）

Fault analysis of a guide bearing

Xu Liying

（Quality Assurance Department，Harbin Bearing Group Corporation，Harbin 150036，China）

By analyzing the bearing failure， the causes of failure were determined， the active measures were taken to avoid the similar problems to occur continuously.

guide bearing； high speed； failure； fracture

TH133.33+1

B

1672-4852（2016）01-0022-03

2016-02-21.

许丽莹（1988-），女，助理工程师.